皮膚再生を促す non-drug 細胞間脂質類似構造体（リオトロピック液晶）の開発
聖マリアンナ医科大学難病治療研究センター DDS 研究室

五十嵐理慧

Tissue in body must quickly recognize injury to response to the rapid pace of epidermal growth. In skin, theepidermal cells must also react to danger signals from the surrounding extracellular lipid of the stratum corneum
spaces and immediately participate by initiating the wound repair process. The topical administration of lyotropic
liquid crystal on stratum corneum rapidly broke down the lipid lamella structure which would be recognized as awound without organ-change. This can activate a variety of biological processes. This study set out to determine if
the occur of the phase transition of lipid to neighbour different physicochemical structure can stimulate keratinocyte
cells and what mechanism is responsible for this response. Using small angle x-ray scattering (SAXS) analysis, theresponse to the transient structural change of lipid was detected because it might result the diffusion of oil and/or
water from liquid crystal towards lipid lamella phase. Simultaneously, significant increase of the growth factors andinflammatory cytokines were detected after the administration of liquid crystal. Not only the excess expression ofcytokines but also the extent of TEWL as the barrier marker of skin increased. These observations suggest thatthe structural change of lipid can stimulate to trigger recognition of a slight injury in the wound defence and repair
response as homeostasis. This method actually succeeded the improvement of photo-induced hyperpigmentation
on human face.

１．緒化剤やイオントフォレシス、マイクロニードル法など）に言

よってより効率良く角質層の透過性を向上させる技術開発

加齢や光老化による顔面の日光性（老人性）色素斑、いが主流である。しかしながら、一方生体は本来自然治癒をわゆるシミやしわ（顔面の陥凹、変形を含む）の改善は、促す能力、ホメオスタシスを備えている。例えば皮膚が創Quality of Life（QOL）を重要視するこれからの高齢化社傷した際、器質的に変化が生じる、すなわち機械的損傷を会において非常に重要な問題のひとつになると予想される。

伴う場合と、器質的に変化が生じない場合の 2 通りに大き従来から、シミやしわの改善については化粧品業界が中心

く分類される。一般に創傷時は炎症性サイトカインが産生的に商品開発を行い、美白効果がある様々な薬物を発見・し、炎症状態を引き起こす。器質的変化が生じた場合は、開発している。近年では、長期使用しなければ効果が得ら生体は自然治癒するため様々なサイトカインやケモカインれにくい化粧品や医薬部外品では消費者の満足が得られにを細胞に産生させ、細胞の修復や遊走が起こり治癒する方くくなってきたため、確実に効果が上がる形成外科や皮膚向に向かう。一方、器質的変化が生じない場合の詳細な検科におけるレーザー治療、医師主導で開発された化粧品 (討は今のところなされていない。これは、外観上の変化がドクターズコスメ ) に人気が集まっている。我々の研究室ないために研究として重要視されていないものと予想されでは、皮膚再生に効果の高い薬物であるビタミン A 活性る。しかしながら、物理的概観変化なしに皮膚再生を引き１，２）を新規ナノテクノ起こすことが出来れば、新たな治療法として有効であるとロジー技術によって Drug Delivery System（DDS）化し考えられる。そこで我々は、ホメオスタシス誘導による皮た外用剤（nanoegg®）を開発した。表皮ターンオーバー

膚再生を目指し、バリアー機能を有する皮膚角質層に着目を加速することでシミの排出を促し、同時に表皮細胞にヒした。角質層の細胞間脂質の一過性の物理的変化が器質的アルロン酸産生を誘導したことからしわの改善も達成する変化なしの創傷に相当すると仮定し、新たな皮膚再生誘導ことが可能となった３，４）。

法として研究を行っている５）。

体（all-trans Retinoic Acid,atRA）

このように、皮膚再生研究は表皮もしくは真皮における細胞の分化・増殖を促す薬物を用い、種々の方法（角質軟細胞間脂質はリオトロピックラメラ液晶構造を形成し、外界からの細菌の侵入や水分の蒸散をコントロールしバリアーとしての機能を果たしている。我々は、リオトロピッ

Development of intercellula r lipids（lyotoropic liquid crystal）which caninduce skin regeneration

ク液晶を作製した。本稿では、リオトロピック液晶を皮膚に塗布した際の皮膚再生効果とその機序について報告する。

２．実

Rie Igarashi
I n s t it ut e o f M e d i c a l S c i e n c e , S t .
Marianna University, School of Medicine

２．１

験

リオトロピック液晶の作製

水、極性油、界面活性剤を様々な配合で混合し、相平衡− 44 −

皮膚再生を促す non-drug 細胞間脂質類似構造体（リオトロピック液晶）の開発

図を作成した。リオトロピック液晶領域内で、小角 x 線

表皮基底及び有棘細胞間隙にヒアルロン酸（青く染色され散乱を用い、領域内液晶の構造を同定した。ている部分）が産生されていた。液晶を皮膚に塗布すると、単回塗布にもかかわらず表皮は肥厚し、その肥厚度の程度

２．
２in vivo 皮膚塗布実験

から最適液晶濃度が存在することが Fig.1 と Fig.2 の結果

2．1 で作製した非イオン界面活性剤、油、水からなるから明らかとなった。この肥厚は、基底細胞の増殖（増殖リオトロピック液晶を、ddY mice（5-week, male）背部 2時に発現する Ki-67 の免疫染色が陽性）と、有棘細胞及び×2 ㎠に 30 ㎎を塗布し、2 日後に皮膚を採取、コロイド顆粒細胞の分化（cytokeratin 1 の蛍光染色が強く陽性で、鉄染色（ヒアルロン酸を検出するための染色方法で併せてloricrin の発現は wild-type と大きく変わらない）の増強表皮部位の認知も出来る染色方法）を行った。のために、顕著な効果が得られたと考えられる５）。

２．
３

３．
２ リオトロピック液晶による皮膚再生メカニズム

皮膚組織染色及び解析

ddY mice（5-week, male）背部に塗布し 2 日後に採取

創傷治癒時に細胞はヒアルロン酸を産生すると言われした皮膚を、ホルマリン固定後、コロイド鉄染色（ヒアルている６）。液晶塗布が創傷治癒と同じ状態を促している

ロン酸を検出するための染色方法で併せて表皮部位の認知ならば、ヒアルロン酸の産生だけでなく、炎症性サイトも出来る染色方法）を行った。

カ イ ン（tumor necrosis factor（TNF）-α や interleukin（IL）1 β など）量も増加しているはずである。Fig. 3 は３．結果と考察
３．
１

keratinocyte の増殖・分化に大きく関わっているサイト

リオトロピック液晶塗布による皮膚再生効果

カ イ ン で あ る heparin-binding epidermal growth factor-ddY マウスに塗布した結果を Fig.１に示す。

like growth factor（HB-EGF）７）mRNA や Transforming

皮膚再生効果がある場合、表皮細胞のターンオーバーがgrowth factor（TGF）-β 1 ８）mRNA の産生量も測定してい促進されるため表皮の肥厚化（keratinocyte の増殖・分化る。無処置に比べ、HB - EGF や TGF-β1 の産生は 4 倍以の結果）として検出される。Fig. 1 の赤色で染色されてい上であり、炎症性サイトカインである TNF-- α ９） や IL-1βる上層部分が表皮層に相当する。液晶を形成している各成の産生も高いことがわかる。この結果は、液晶塗布による分にはほとんど表皮肥厚効果はないが、液晶塗布では明

皮膚再生は増殖・分化に関わるサイトカインの産生に大きらかに表皮は肥厚していることがわかる。そこで、次に液く依存していることが理解されるが、同時に炎症性サイト晶の表皮肥厚に対する濃度依存性について検討した結果をカイン産生も増加していたことから、ホメオスタシスに基Fig. 2 に示す。同様にエマルションローション溶液に配合づく創傷治癒状態に近いことも予想された。

されている液晶濃度に応じて表皮は肥厚し、30％配合では液晶塗布により皮膚に何が起きているのかを理解する

Fig.1 Histological researches of
topical administration of liquid
crystal. The dorsal areas of ddY
mice（male, 5-week）were used
as in vivo. （a）non-treatment（b）
liquid crystal treatment（c）oil（d）
surfactant− 45 −

コスメトロジー研究報告 Vol.15, 2007

700
600
5000.035

400

TEWL（mg/cm2/min）each mRNA/GAPDH/non-treatment（％）

Fig.2 Dose dependence of liquid crystal. The dorsal areas of ddY mice（male, 5-week）were used as in vivo.（a）liquidcrystal 0%（b） liquid crystal 10%（c）liquid crystal 20%（d）liquid crystal 30%

300
200
1000

non-treatment HB-EGF

TGF-β1

IL-1β

TNF-α

Fig. 3 Expression of mRNAs of several cytokines HB-EGF,TGF-β1 for the proliferation and differentiation of
keratinocytes, and IL-1β, TNF-α for the inflammation. The
expression of each cytokines was estimated the level of
non-treatment sample as 100%, respectively. The liquidcrystal 30mg was administered on mice dorsal areas, andthe tissue was taken at 2-day after one time treatment withliquid crystal.

0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
003624

Time after the administation（hr）

Fig. ４ Change of TEWL degree after the topicaladministration of liquid crystal on the mouse dorsal area 2×2cm2. 50mg of liquid crystal was administered one time（n=5）.

ために、マウスへの液晶塗布後の transdepidermal water

４．総loss（TEWL）
値を測定した（Fig. 4）
。塗布後６時間まで徐々括にバリアー機能は崩壊し、1 日後にはほぼ戻っていること液晶に使用されている各成分は塗布と同時に細胞間脂がわかった。崩壊の程度は正常が 0.02mg/ ㎠ /min である質への受動拡散、もしくは細胞間脂質成分の塗布液晶内ことからそれほど大きくはない。バリアー機能崩壊は、バへの拡散が起こり、その結果細胞間脂質構造相転移が引リアー機能を中心的に担う角質層の細胞間脂質変化に基づき起こされたと想定できる。塗布後短時間で細胞間脂質のくものと考えられる。

秩序構造崩壊が誘導されスピノーダル分解による chaoticstructure に変化する。時間経過とともに本来の細胞間脂− 46 −

皮膚再生を促す non-drug 細胞間脂質類似構造体（リオトロピック液晶）の開発

質構造であるラメラ構造は bicontinuous cubic phase への（参考文献）転移が誘導される。しかしながら、この相転移は一過性で、

１）Klingman, L.H., Duo, C.H., Klingman, A.M., Connect.

塗布後 24 時間でほぼ元の状態に戻ると考えられる。この仮説は TEWL 値変化（Fig. 4）からも理解できる。液晶構造が皮膚再生能にどのように影響するかを検討するた

Tissue Res., 12 (1984) 139.
２）Klingman, A.M., Grove, G.L., Hirose, R., Leyden, J.J. J.
Am. Acad. Dermatol., 15 (1986) 836.

め、preliminary experiment として液晶の面間隔変化と表３）Y.Yamaguchi, T.Nagasawa, N.Nakamura,

皮肥厚現象の関係を検証する予定である。液晶の面間隔を

M.Takenaga, M.Mizoguchi, S.Kawai, Y.Mizushima,

示す SAXS 散乱カーブと、マウス切片の HE（hematoxylin

R.Igarashi, J.Controlled Release, 104 (2005) 29Eogin）染色の関係を検証することで、新たな皮膚再生の４）Y.Yamaguchi, N.Nakamura, T.Nagasawa,

メカニズムを明らかにし、薬物を使用せずに生体の本来持A.Kitagawa, K.Matsumoto,

つ自然治癒力を促して皮膚再生を実現するといった従来にDie Pharmasie, (2006) 6,117-121

ないまったく新しい概念を構築していきたいと考えている。

M.Mizoguchi, R.Igarashi,

５）Y.Yamaguchi, T.Nagasawa, A.Kitagawa, N.Nakamura,
K.Matsumoto, H.Uchiwa, K.Hirata, R.Igarashi, Die

謝辞

Pharmasie,(2006) 6,112-116

本研究は、聖マリアンナ医科大学難病治療研究センター

６）Kristen R.Taylor, Janet M. Trowbridge, Jennifer A.

先端医薬開発部門 DDS 研究室の山口葉子氏、長澤輝明氏、Rudisill, Christian C.Termeer, Jan C.Simon, Richard

中村なつみ氏、松本香代氏、平田圭一氏らの研究に基づく

L.Gallo, J.Bio. Chem. 279 (2004) 17079

ものである。ここに記して感謝する。

７）Stoll S.W., Elder J.T., Exp. Dermatol., 7 (1998) 391.
８）Jennings MT, Pietenpol JA. J Neurooncol 36(1998)
123９）Hatano Y. Terashi H, Arakawa S, Katagiri K. J
Invest Dermatol 124 (2005) 786− 47 −